Передовой слот
Прорезь на передней кромке — это фиксированная аэродинамическая особенность крыла некоторых самолетов, предназначенная для уменьшения скорости сваливания и обеспечения хороших характеристик управляемости на малой скорости. Прорезь передней кромки представляет собой зазор по размаху в каждом крыле, позволяющий воздуху течь из-под крыла к его верхней поверхности. Таким образом, они позволяют летать под большими углами атаки и тем самым снижают скорость сваливания. [ 1 ]
Цель и развитие
[ редактировать ]
При угле атаки выше 15° многие крылья входят в сваливание . Модификация такого профиля с фиксированной прорезью на передней кромке может увеличить угол сваливания до 22–25 °. [ 2 ]
Слоты были впервые разработаны Хэндли Пейджем в 1919 году, и первым самолетом, который летал с ними, был экспериментальный HP17, модифицированный Airco DH.9A . Их изобретение приписывается совместно сэру Фредерику Хэндли Пейджу и Густаву Лахманну . Первым самолетом, оснащенным управляемыми прорезями, был Handley Page HP20 . Лицензирование дизайна стало одним из основных источников дохода Хэндли Пейджа в 1920-х годах. [ 3 ]
Подобные, но выдвижные передовые устройства называются планками . [ 4 ] Когда предкрылок открывается, образуется прорезь между ним и остальной частью крыла ; втянутое, сопротивление уменьшается.
Фиксированная передняя кромка паза может увеличить максимальный коэффициент подъемной силы аэродинамической части на 40%. В сочетании с предкрылком увеличение максимального коэффициента подъемной силы может составить 50% и даже 60%. [ 2 ] [ 5 ]
задней кромки В отличие от закрылков , прорези передней кромки не увеличивают коэффициент подъемной силы при нулевом угле атаки, поскольку они не изменяют развал . [ 6 ]
Операция
[ редактировать ]
Прорезь передней кромки представляет собой фиксированный (незакрывающийся) зазор за передней кромкой крыла . Воздух из-под крыла может ускоряться через щель в сторону области низкого давления над крылом и выходить из щели, двигаясь параллельно верхней поверхности крыла. Этот высокоскоростной поток затем смешивается с пограничным слоем, прикрепленным к верхней поверхности, и задерживает отделение пограничного слоя от верхней поверхности.
Слоты, естественно, налагают штраф на самолет, в котором они используются. Это связано с тем, что они способствуют лобовому сопротивлению по сравнению с крылом без прорезей. [ 7 ] Дополнительное сопротивление на низкой скорости приемлемо из-за полезного снижения скорости сваливания и улучшения характеристик управляемости, но на более высоких скоростях дополнительное сопротивление, создаваемое щелями, является существенным недостатком, поскольку оно снижает крейсерскую скорость и увеличивает расход топлива на единицу пройденного расстояния.
Один из способов уменьшить тормозное сопротивление слотов — сделать их закрывающимися. Такое расположение известно как передние планки . С аэродинамической точки зрения предкрылки работают так же, как фиксированные прорези, но предкрылки можно убирать на более высоких скоростях, когда они не нужны. Планки, в свою очередь, тяжелее и сложнее щелевых. [ 4 ] [ 7 ]
При малых углах атаки поток воздуха через щель незначителен, хотя и способствует лобовому сопротивлению . При все более высоких углах атаки поток воздуха через щель становится все более значительным, ускоряясь от области более высокого давления под крылом к области более низкого давления наверху крыла. На больших углах атаки самая высокая скорость полета относительно профиля приходится очень близко к передней кромке, на верхней поверхности. В этой области высокой местной скорости полета поверхностное трение ( сила вязкости ) очень велико, и пограничный слой, достигающий прорези на верхнем крыле, теряет большую часть своего общего давления (или общей механической энергии ) из-за этого трения. Напротив, воздух, проходящий через щель, не испытывает такой высокой местной воздушной скорости или высокого поверхностного трения, и его общее давление остается близким к значению набегающего потока. Смешение верхнего поверхностного пограничного слоя с воздухом, поступающим через щель, повторно активирует пограничный слой, который затем остается прикрепленным к верхней поверхности крыла, до более высокого угла атаки, чем если бы щели не было. [ 2 ] Таким образом, щель на передней кромке была одной из самых ранних форм контроля пограничного слоя . [ 2 ]
Применение передовых слотов
[ редактировать ]Передние слоты обычно бывают двух типов: полнопролетные и неполные. [ 4 ]
с коротким взлетом и посадкой, Слоты с полным размахом обычно встречаются на самолетах взлета и посадки таких как Fieseler Storch , Dornier Do 27 , PZL-104M Wilga 2000 и Zenair CH 701 STOL . Их основная цель - позволить самолету лететь под большим углом атаки до достижения угла сваливания. [ 8 ]
В самолетах, отличных от специализированных самолетов взлета и посадки, полнопролетные пазы имеют серьезные недостатки, поскольку для использования преимуществ большого угла атаки в свале они обычно требуют длинных стоек шасси, которые либо вызывают высокое сопротивление, либо длиннее, чем можно легко разместить внутри. планер. [ 9 ]
Прорези неполного размаха обычно находятся только на внешней части крыла, где они гарантируют, что поток воздуха над этой частью крыла останется незафиксированным при более высоких углах атаки, чем внутренние части крыла. Это гарантирует, что корневая часть крыла сваливается первой, что способствует плавному сваливанию и сохранению управления элеронами на протяжении всего сваливания. [ 2 ] [ 4 ] Использование прорезей таким образом дает результат, аналогичный использованию размыва на крыле, но другим способом. Примерами самолетов с неполным размахом фиксированных прорезей являются Stinson 108 , Bristol Beaufort , Lockheed Hudson и Dornier Do 28D-2 Skyservant .
См. также
[ редактировать ]- Алула , биологический эквивалент переднего слота у птиц.
- Передний откидной клапан
- Высотное устройство
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кермод, AC, Механика полета , Глава 3
- ^ Перейти обратно: а б с д и Клэнси, LJ, Аэродинамика , Раздел 6.9
- ^ Столетие полета. Архивировано 10 октября 2012 г. на Wayback Machine. Получено 19 февраля 2008 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Aviation Publishers Co. Limited, «С нуля» , стр. 26 (27-е исправленное издание) ISBN 0-9690054-9-0
- ^ Кермод, AC, Механика полета , рисунок 3.36.
- ^ Кермод, AC, Механика полета , рисунок 3.37.
- ^ Перейти обратно: а б Эбботт и фон Дёнхофф, Теория сечений крыла , раздел 8.6.
- ^ Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , стр. 471. Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN 1-56027-287-2
- ^ Кермод, AC, Механика полета , рисунки 6.6 и 6.7.
- Ира Х. Эбботт и Альберт Э. Фон Дёнхофф (1959), Теория секций крыла , Dover Publications Inc., Нью-Йорк SBN 486-60586-8
- Aviation Publishers Co Limited: С нуля, двадцать седьмое исправленное издание . Авиация Паблишерс Ко Лимитед, 1996. ISBN 0-9690054-9-0
- Клэнси, LJ (1975), Аэродинамика , Глава 6 Устройства высокой подъемной силы , Pitman Publishing Limited, Лондон ISBN 0-273-01120-0
- Кермод, AC (1972), Механика полета , Глава 3. Аэродинамические крылья – дозвуковые скорости (8-е издание) Pitman Publishing Limited, Лондон ISBN 0-273-31623-0
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- История патента и Хэндли Пейджа
- «Развитие конструкции самолетов с использованием крыльев с прорезями», статья Фредерика Хэндли Пейджа, опубликованная в выпуске журнала Flight за 1921 год.